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Metallabdichtung für Motor und Pumpenkolben Die Erfindung betrifft
eine Metallabdichtung für Motor- und Pumpenkolben, die aus biegsamen Metallschalen
in Form von ganz oder teilweise kegelstumpfförmigen Ringen besteht, welche ineinandergreifen
und in oder am Kolben befestigt sind. Da die Metallschalen nur an der Befestigungsstelle
am Kolben durch Festklemmen gehalten werden, legen sie sich mit zu großer Spannung
gegen die Zylinderwandung und erzeugen eine zu große Reibung an ihrer Berührungsstelle
mit der Zylinderwandung. Die Folge davon ist schnelle Abnutzung der Berührungsflächen
und vorzeitiges Undichtwerden der Abdichtungsvorrichtung, so daß die bekannten Metallabdichtungen
dieser Art nicht Geeignet sind, die Ledermanschettenabdichtung zu ersetzen, obwohl
für ätzende Flüssigkeiten oder Gase metallische Kolbenabdichtungen in der Praxis
häufig benötigt werden.
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Erfindungsgemäß wird dieser Übelstand beseitigt durch eine Metallabdichtung,
bei welcher für die kegelförmig gestalteten Ringe nahe dem äußeren Kolbenumfang
ein kreisringartiges Widerlager vorgesehen ist, welches einen Teil des elastischen
Anpressungsdruckes der Scheiben gegen die Zylinderwandung aufnimmt, wobei die kegelförmig
gestalteten Ringe oder Scheiben an der Stelle des Widerlagers eine stumpfwinklige
Knickung nach der offenen Schalenseite zu aufweisen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Kolben mit der Abdichtungsvorrichtung
und dem umgebenden Zylinder im Längsschnitt, Abb. 2 einen Teil der Vorrichtung an
dem Kolben im vergrößerten Maßstab im Längsschnitt und Abb.3 einen Schnitt nach
Linie A-B der Abb. i.
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a ist der Kolben mit der Kolbenstange b, dem Kugelrückschlagventil
c und den Durchlaßkanälen d. Die Kolbenstange b wird zweckmäßig mittels Gewinde
in den Kolben a eingeschraubt. e sind kegelstumpfförmige Scheiben oder Ringstücke,
von denen bei dem Ausführungsbeispiel drei übereinandergelegt und. mittels Schrauben
f an der Oberseite des Kolbens a lösbar befestigt sind. Diese Scheiben haben
bei und lz eine im Querschnitt stumpfwinklige Knickung. Die Knickung la liegt nahe
dem äußeren Umfang der Scheibe bzw. des Kolbens a und dient zur Abstützung gegen
ein stegartiges Widerlager i für die Scheiben. Dieses Widerlager i kann die Form
eines kreisringförmigen, nach oben gerichteten, mit dem Kolben a fest oder lösbar
verbundenen Steges haben. Die elastischen Scheiben e aus Stahl, nicht rostendem
Material oder einem anderen metallischen Baustoff legen -sich mit ihrem freien Ende
gegen die Wandungen des Zylinders k. Der Zylinderdeckel l besitzt eine Stopfbuchsenabdichtung
7n, welche durch eine Überschraubmuffe zz und einen mit Außengewinde versehenen
Steg o des Zylinderdeckels l zusammengedrückt wird. Die Gewindemuffe 7a dient gleichzeitig
zusammen mit der Bohrung im Zylinderdeckel 1 als Doppelführung
für
die Kolbenstange b. P ist der Einlaß für den Zylinder k einer Kolbenpumpe mit Kugelrückschlagventil
im Kolben a. Der Kolben a kann unterhalb der elastischen Scheiben oder Ringstücke
e noch mit Kolbenringen q ausgerüstet werden. Die Entfernung zwischen den Befestigungsstellen
der elastischen Scheibene am Kolben a und dem Auflager i ist größer zu bemessen
als der über dieses Auflager i nach außenherausragende Teil der elastischen Scheiben.
Das Verhältnis wird zweckmäßig wie 3 : z gewählt. Zur völligen Entlastung des Raumes
unterhalb der elastischen Scheiben e sind im Kolben a und in dem Widerlager i Bohrungen
oder Kanäle r vorgesehen, welche die Verbindungen dieses Raumes mit dem Raum unterhalb
des Kolbens a herstellen. Die elastischen Scheiben e sind, wie in Abb. 3 wiedergegeben,
mit radialen Schlitzen s versehen und werden auf dem Kolben so befestigt, daß die
Schlitze s benachbarter elastischer Scheiben e versetzt zueinander sind, wie dies
für die Schlitze von Kolbenringen üblich ist. An Stelle `der ringförmigen Scheiben
e können auch einzelne Ringstücke, welche sich zu einer Ringscheibe ergänzen, Verwendung
finden. Es werden mehrere solcher elastischer Scheiben e übereinander angeordnet.
Ihre Zahl richtet sich nach der Stärke der Scheiben und nach der Größe des Kolbens.
Es empfiehlt sich, die elastischen Scheiben möglichst dünn und dafür eine größere
Anzahl solcher Scheiben zu verwenden. Für kleinere Größen genügen drei übereinandergelegte
elastische Scheiben.
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Bei dem im Zusammenhang mit einer Kolbenpumpe dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Arbeitsweise wie folgt: Bei der abwärts gerichteten Bewegung des Kolbens
a wird die Flüssigkeit oder das Gas, welche durch den Einläßstutzen P in dem Raum
unter den Kolben gelangt, durch die Kanäle d und das Kügelrückschlagventil c in
den Räum oberhalb des Kolbens a befördert. Beim Aufwärtshub des Kolbens a wird das
zu fördernde Medium dann in die Förderleitung gedrückt. _; Hierbei wird auf die
elastischen Scheiben e beiderseits des Widerlagers i ein Druck ausgeübt, welcher
bestrebt ist, die elastischen Scheiben e nach unten durchzudrücken bzw: mit ihrem
über das Widerlager i herausstehenden Teil gegen die Zylinderwandung k zu pressen.
Durch die ungleiche Bemessung des Abstandes zwischen den Befestigungsstellen der
Scheiben e am Kolben a und dem Widerlager i zu dem über das Widerlager herausstehenden
Teil der Scheiben wird der Druck auf den zwischen Befestigungsstelle und Widerlager
i liegenden Teil der elastischen Scheiben größer gestaltet als der Drück auf den
über das Widerlager i herausstehenden Teil der elastischen Scheiben e. Es erfolgt
also eine Entlastung der Zylinderwandung von dem nach außen gerichteten nachgiebigen
Anpressüngsdruck der elastischen Scheiben e. Die Beziehungen zwischen den beiden
Druckflächen werden so gewählt; daß wohl eine entsprechende Herabminderung des Anpressungsdruckes
der elastischen Scheiben e gegen die Zylinderwandung k herbeigeführt; aber dieser
nicht völlig aufgehoben wird, so daß noch eine ,genügende Abdichtung zwischen Kolben
a und Zylinderwandung k durch die elastischen Scheiben e sichergestellt ist. Dadurch,
däß die Kanäle oder Bohrungen r im Kolben a und 'in dem Widerlager i vorgesehen
sind, kann sich auf der Unterseite der elastischen Scheiben kein Gegendruck bilden.
Die Knickung der elastischen Scheiben bei k empfiehlt sich aus dem Grunde, den Druck
der elastischen Scheiben e gegen die Zylinderwandung k nicht zu stark werden zu
lassen. Die Nachgiebigkeit der elastischen Scheiben e kann durch eine entsprechend
große Zahl von Schlitzen s verringert oder vermehrt werden. Die Scheiben oder Ringstücke
e können auch mit einer nach dem äußeren Umfang zu abnehmenden Stärke ausgeführt
werden. Ebenso können auch die äußeren Ränder der Scheiben e stärker ausgeführt
werden als der mittlere Teil, um ihre Elastizität mehr nach der Mitte des Kolbens
hin zu verlegen.